03 月 26 日的《熱心腸日報》，我們解讀了 9 篇文獻，關注：菌群與癌症，野生動物，腸道炎症，代謝建模，資訊素，社交行為，真菌組，代謝紊亂，微塑膠。
Science必讀綜述：一文讀懂菌群與癌症
Science——[41.845]
① 腸道和腫瘤的菌群可透過代謝物、基因毒素和抗原分子模擬等機制，改變宿主的淋巴器官活性、抗腫瘤免疫、腫瘤微環境、能量獲取等，從而影響癌症的發生發展和治療效果；② 腫瘤特異性的血液微生物DNA或能用於癌症診斷，腸道和腫瘤的菌群或能用於患者預後預測；③ 用飲食、藥物、益生元、後生元、益生菌和抗生素等手段來改變內源菌群，以及引入用合成生物學改造的工程菌等外源菌群，或能透過調節抗腫瘤免疫等機制，用於治療癌症。
【主編評語】
腸道菌群和腫瘤內菌群如何影響癌症的發生發展和抗腫瘤免疫？在癌症的診斷、預後和治療方面，菌群有哪些應用前景？未來的相關研究應如何開展？Science最新發表了Rob Knight主筆的重磅綜述，提出了“免疫-腫瘤-菌群軸”的概念，詳細探討了菌群與癌症的研究進展和未來的研究方向，乾貨豐富、配圖精緻，強烈推薦專業人士研讀。（@mildbreeze）
【原文資訊】
The microbiome and human cancer
2021-03-26, doi: 10.1126/science.abc4552
Science：野生動物腸道菌群——有待深入挖掘的寶庫
Science——[41.845]
① 分析超過180種野生動物的腸道菌群，涉及了不同類別、攝食行為、地理區域和特徵的動物；② 基於宏基因組組裝，構建了一個包含5000多個微生物基因組的資料庫，並對其分類和功能進行註釋，鑑定出1209種細菌，其中75%是未知的；③ 菌群的組成、多樣性和功能，與動物的種類、飲食、活動、社會結構和壽命存在關聯；④ 從食腐動物中鑑定出能代謝毒素的新的微生物基因，提示野生動物腸道菌群在治療和生物技術的研發方面有重要挖掘潛力。
【主編評語】
很多野生動物——比如食腐動物，能吃感染了病原體或含有毒素的食物，而不會生病。這種特別的免疫功能是否與它們的腸道菌群有關？Science最新發表的研究，透過宏基因組學方法，深入分析了近200種野生動物的腸道菌群，揭示出其多樣性和功能景觀以及在基礎研究和轉化應用方面的巨大潛力。（@mildbreeze）
【原文資訊】
Diversity and functional landscapes in the microbiota of animals in the wild
2021-03-26, doi: 10.1126/science.abb5352
腸道菌“以德報怨”，透過叢集方式治癒腸道炎症
Gastroenterology——[17.373]
① 哺乳動物中，腸道細菌叢集是腸道應激的重要特徵；② 本研究開發一種多微生物平板瓊脂試驗，從硫酸葡聚糖鈉（DSS）誘導腸炎小鼠糞便中分離一株新的腸桿菌叢集菌株SM3；③ SM3可緩解不同腸炎模型小鼠的腸道炎症，而其非叢集突變體不能；④ 去除腸道菌致使其腸道應激保護作用消失，SM3的保護作用依賴於厭氧有益菌科S24-7；⑤ 在體外，SM3的叢集運動方式促進S24-7菌科中Muribaculum intestinale菌株的生長。
【主編評語】
已有很多研究指出，在人和小鼠中，腸道細菌叢集現象與腸道應激有關，然而這種叢集移動的現象與一些疾病病理生理的關係仍不清楚；Gastroenterology上發表的一項研究，從DSS腸炎小鼠模型的糞便中分理出一株叢集菌株-SM3，該叢集菌株能顯著緩解小鼠腸道炎症，並證實了SM3對腸道的保護作用是透過促進有益菌擬桿菌的生長而實現的；這篇文章揭示了一種新的，違背傳統直覺的正規化：腸道應激可能誘發了叢集菌群，然而，這些叢集卻可以反過來治癒腸道炎症。（@Vera）
【原文資訊】
Bacterial Swarmers Enriched during Intestinal Stress Ameliorate Damage
2021-03-15, doi: 10.1053/j.gastro.2021.03.017
代謝建模助力研究宿主-菌群互作（綜述）
Microbiome——[11.607]
① 使用通量平衡分析（FBA）的計算機模擬方法,可以更好地研究複雜的微生物群內部以及微生物群與其宿主之間的相互作用；② FBA透過控制代謝物透過網路的通量，計算給定的目標函式（OF），得出最佳通量分佈；③ FBA透過註釋的基因重建代謝網路，可以將網路外推以包括宿主的代謝網路，也可模擬營養不良和治療；④ 結合從不同的計算和實驗方法獲得的知識將有助於更好地理解微生物群與宿主之間的複雜關係，可用於健康又個性化的改變宿主微生物群落。
【主編評語】
複雜微生物群落內部及其與宿主之間的相互作用對於宿主的健康起到重要的作用，腸道菌群主要透過其分泌的代謝產物相互交流，代謝產物的分泌又取決與菌群所處的環境以及菌之間的互作，因此，鑑定出微環境中單個菌分泌的代謝產物至關重要。Microbiome上發表的一篇文章，透過將單菌及其產生的代謝微環境放置在一個小室，從而將菌之間、菌和宿主細胞之間進行分離，再將每個單菌的小室放置於多菌共享的環境中，達到模擬菌群之間的代謝互作的效果；結合不同的實驗方法及計算機模擬方法，能更好的理解微生物間以及和宿主的複雜代謝網路互作，為腸道健康的代謝調控提供了新的見解。（@Vera）
【原文資訊】
Understanding the host-microbe interactions using metabolic modeling
2021-01-20, doi: 10.1186/s40168-020-00955-1
華南農業大學：雄果蠅如何吸引異性？腸道細菌立功了
Current Biology——[9.601]
① 在雄性東方果蠅的直腸中鑑定出2種性資訊素——2,3,5-三甲基吡嗪（TMP）及2,3,5,6-四甲基吡嗪（TTMP），成熟的處女果蠅可被TMP及TTMP強烈吸引；② 雄性果蠅的直腸菌群以桿菌綱（Bacilli）為主，後者有產生TMP及TTMP的通路，給雄性果蠅餵食抗生素，可顯著降低直腸中的桿菌綱、TMP及TTMP的水平；③ 從雄性果蠅直腸中分離出的芽孢桿菌屬物種可在體外以葡萄糖及蘇氨酸為底物產生TMP及TTMP，成熟雄性果蠅直腸中的葡萄糖及蘇氨酸水平顯著升高。
【主編評語】
菌群產生的揮發性分子在昆蟲的化學通訊中發揮重要作用。華南農業大學的程代鳳、陸永躍與研究團隊在Current Biology上發表的一項最新研究發現，雄性東方果蠅（Bactrocera dorsalis）的直腸細菌中的芽孢桿菌屬物種，能夠以葡萄糖及蘇氨酸為底物，產生性資訊素以吸引雌性果蠅。（@szx）
【原文資訊】
Rectal bacteria produce sex pheromones in the male oriental fruit fly
2021-03-18, doi: 10.1016/j.cub.2021.02.046
腸道菌群決定小鼠社交行為
NPJ Biofilms and Microbiomes——[7.067]
① 建立支配性（Dom）或順從性（Sub）社交行為模式的小鼠模型，Sub小鼠腸道菌群多樣性顯著低於Dom小鼠；② Sub小鼠腸道菌群特有菌有理研菌科和梭菌科，還包含軟壁菌門的枝原體屬和厭氧枝原體屬；③ Dom小鼠腸道菌群中，擬桿菌門的普雷沃菌屬丰度顯著較高；④ Sub小鼠一生體重較低、附睪白色脂肪組織（eWAT）較低、脂肪細胞小，炎症水平偏高，代謝相關eWAT脂肪因子水平較高；⑤ 無菌小鼠移植Sub小鼠菌群后獲得與Sub小鼠相同的行為和生理特徵。
【主編評語】
越來越多的證據證實腸道菌群可以透過腸腦軸對大腦功能進行調節，改變社交行為。然而具體什麼樣的菌群組成對應何種社交習慣和行為並不明確。近期一篇發表在NPJ Biofilms and Microbiomes的研究論文透過建立不同社交行為模型小鼠，結合宏基因組測序和菌群移植的方法，鑑定得到支配和順從社交行為小鼠的腸道菌群組成結構，並且發現不同社交行為型小鼠，具有不同脂肪組織代謝方式，以及炎症模式。（@Zhonghua）
【原文資訊】
Gut microbiota determines the social behavior of mice and induces metabolic and inflammatory changes in their adipose tissue
2021-03-19, doi: 10.1038/s41522-021-00193-9
腸道真菌組影響宿主與腸道菌群的代謝互作
Communications Biology——[4.165]
① 來自不同廠商的健康小鼠腸道真菌群落不同，其組成由包括飲食在內的環境因素決定；② 腸道真菌組多樣性隨年齡增長下降，且與宿主代謝結果顯著相關；③ 與對照組相比，加工食品會引發腸道真菌群落組成的持久改變，且與雄性小鼠體脂沉積差異有關；④ 其中，肝臟中的脂肪沉積、代謝活性組織的轉錄適應和血清代謝生物標誌物水平均與真菌群落多樣性和組成的改變有關；⑤ 嗜熱真菌屬和釀酒酵母菌屬的差異變化與代謝紊亂和體重增加密切相關。
【主編評語】
目前研究多聚焦在宿主、飲食和腸道菌群間的互作，其中腸道真菌群落的作用常常被忽略。Communications Biology上發表的一篇文章，研究腸道真菌組成與宿主代謝的關係，並進一步探究其在腸道穩態中的作用。其研究思路和腸道微生物組類似，是值得跟進的領域。（@好雨）
【原文資訊】
The gut mycobiome of healthy mice is shaped by the environment and correlates with metabolic outcomes in response to diet
2021-03-05, doi: 10.1038/s42003-021-01820-z
Science子刊：不用管住嘴也能保持代謝健康？靶向ApoCIII或有奇效
Science Advances——[13.116]
① 反義療法（ASO）降低高脂飲食（HFD）導致肥胖小鼠的ApoCIII可以增強氧化呼吸，改善其代謝狀態；② 降低apoCIII可以影響棕色脂肪組織（BAT），改善葡萄糖穩態和胰島素敏感性，逆轉HFD誘導的代謝表型；③ 降低apoCIII可啟用脂肪酶，促進迴圈中脂質的分解代謝，降低肝臟中脂肪積累；④ 降低apoCIII促進肝臟脂肪酸轉向生酮途徑，增加BAT對酮的吸收；⑤ 接受HFD同時開始ASO降低體內ApoCIII，可以抑制肥胖的發生，維持代謝健康。
【主編評語】
肥胖是導致代謝紊亂和脂肪性肝病的重要危險因素。載脂蛋白CIII（ApoCIII）在調控機體脂肪代謝中發揮著重要的作用，已有報道發現ApoCIII的升高與脂肪性肝病、胰島素抵抗和II型糖尿病等疾病相關，但是完全去除ApoCIII也會加劇II型糖尿病的症狀，提示體內高水平和完全沒有APOCIII都會導致嚴重的後果。近期一篇發表在Science Advance上的研究，探索了透過反義干擾ApoCIII（ASO）表達對治療肥胖以及相關代謝紊亂的作用。結果顯示，ASO降低ApoCIII可以透過改善肝臟脂肪代謝和褐色脂肪生成，從而改善高脂飲食（HFD）肥胖小鼠的代謝紊亂。在接受HFD的同時開展ASO治療可以抑制肥胖的發生。（@Zhonghua）
【原文資訊】
Lowering apolipoprotein CIII protects against high-fat diet–induced metabolic derangements
2021-03-12, doi: 10.1126/sciadv.abc2931
人一生中，可以在體內積累多少微塑膠？
Environmental Science & Technology——[7.864]
① 構建兒童和成人微塑膠（MPs)暴露的機率性模型，透過八種類型食物和吸入、腸道吸收、膽汁排洩和與塑膠相關化學接觸來解釋MPs的攝入；② 該模型採用了重標度方法，模擬腸道、身體組織和糞便的濃度，模擬的糞便MPs濃度與實驗資料一致；③ 兒童和成人的微塑膠（1–5000μm）平均攝入量分別為553粒/人/天（184ng/人/天）和883粒/人/天（583ng/人/天）；④ 兒童到18歲不可逆地積累8.32*10^3粒或6.4ng，而成人到70歲積累5.01*10^4粒或40.7ng。
【主編評語】
人類暴露於微塑膠，已經是一個全球性問題。Environmental Science & Technology近期發表的文章，提供了一種用於計算兒童和成人微塑膠暴露的機率性模型，可用於計算微塑膠的終身積累量。（@愛的抉擇）
【原文資訊】
Lifetime Accumulation of Microplastic in Children and Adults
2021-03-16, doi: 10.1021/acs.est.0c07384